Programmed Cell Death; A Turkish review of literature

Abstract

Programmed cell death is an important and essential cellular event to eliminate unwanted cells during embriyogenesis, metamorphosis, endocrine-
dependent tissue atrophy and normal tissue turnover. This is an energy-depended processes and succeeded by the cells that play an active role in their
own death. There are two major programmed cell death signaling pathways, the mitochondrial or intrinsic pathway and the death reseptor or extrinsic
pathway. At the same time, perforin/granzyme dependent cell death can be included in the programmed cell death pathways. All the three pathways of
programmed cell death come together on the caspase-3/7 activation and on the events that occur after the programmed cell death such as chromatin
condensation, DNA fragmentation degradation of nuclear as well as cytockeleton proteins etc. The cell death initiated by the external stimuli, the
extrinsic pathway, occurs in two different way depend on the cell response to these stimuli. In this pathway, Type I called cells require activation of
caspase-8 at the DISC (Death Inducing Signaling Complex) followed by activation of caspase-3. In type II cells, DISC formation is impaired and
reduced active caspase-8 is generated. Active caspase-8 cleave and activate the cytosolic protein BID wich triggers mitochondrial pathway to generate
active caspase-3 to succeed programmed cell death. Overexpression of Bcl-2 and Bcl-XL blocked caspase-8 and caspase-3 activation as well as
programmed cell death in Type II cells. In this review, we aim to provide a general overview of current knowledge on the process of programmed cell
death including history, morphology and biochmeistry as well as contribute by a Turkish review to the Turkish students and scientists.

Keywords

• programmed cell death,apoptosis,caspase,fas,CD95

Programlı Hücre Ölümü; Literatür Bilgilerinin Türkçe Derlemesi

Öz

Programlı hücre ölümü, embriyogenez ve metamorfoz, sırasında istemeyen hücrelerin ve gelişimi endokrin bağımlı dokuların ortadan kaldırılmasında
ve normal doku homeostasisinin sağlanmasında önemlidir. Bu işlem enerji bağımlıdır ve ölümü gerçekleşecek olan hücrelerin kendi aktif katılımları ile
gerçekleşmektedir. Programlı hücre ölümü, intrinsik ve ekstrinsik yolak olarak da adlandırılan mitokondriyal yolak ve ölüm reseptör yolağı olarak iki
şekilde oluşmaktadır. Bunlar dışında, perforin/granzim yolağı ile gerçekleşen hücre ölümü de programlı hücre ölümü içerisinde incelenebilir. Bu her üç
yolak, kaspaz3/7’nin aktifleştirilmesi ve programlı hücre ölümü sonrasında gerçekleşen kromatin yoğunlaşması, DNA parçalanması, nükleer ve
sitoplazmik proteinlerin parçalanması gibi olaylarda birleşmektedirler. Hücre dışı uyarılar ile başlatılan ekstrinsik yolak, hücrelerin bu uyaranlara
verdikleri cevaba bağlı olarak iki farklı şekilde işlemektedir. Bu yolakta, Tip I olarak adlandırılan hücreler DISC bileşimi içinde aktifleşen kaspaz-8’in
kaspaz-3’ü aktifleştirmesine ihtiyaç duyarlar. Tip II hücrelerde ise, DISC bileşimi ve buna bağlı olarak da aktif kaspaz-8 oluşumu azalmıştır. Programlı
hücre ölümünün gerçekleştirilebilmesi için, aktifleşen kaspaz-8 tarafından sitozolik BID proteinin kesilerek mitokondriyal yolağın tetiklenmesi ve
kaspaz-3’ün aktifleştirilmesi gerekir. Tip II hücrelerde Bcl-2 ve Bcl-XL proteinlerinin fazla ifade edilmesi kaspaz-8 ve kaspaz-3 aktivasyonunu ve
dolayısıyla programlı hücre ölümünü engellemektedir. Bu çalışma ile, bugünkü bilgiler ışığında programlı hücre ölümünün tarihçesi, morfolojisi ve
biyokimyası hakkında Türkçe bir derleme ile Türk öğrenci ve araştırmacılara katkı sağlamak amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• programlı hücre ölümü,apoptoz,kaspaz,fas,CD95

References

1. 1- Nagata S. (1997). Apoptosis by death factor, Cell, 88:355-365.
2. 2- Rastogi RP, Sinha R, Sinha RP. (2009). Apoptosis: molecular mechanisms and pathogenicity, EXCLI Journal, 8:155-181.
3. 3- http://www.sgul.ac.uk/dept/immunolog y/~dash (Access date: 11/11/2010).
4. 4- Elmore S. (2007). Apoptosis: A review of programmed cell death, Toxicologic Pathology, 35:495-516.
5. 5- Lawen A. (2003). Apoptosis-an introduction, BioEssays, 25:888-896.
6. 6- Scaffidi C, Fulda S, et al. (1998). Two CD95 (APO-1/Fas) signaling pathways, The EMBO Journal, 17(6):1675-1687.
7. 7- Legembre P, Daburon S, et al. (2005). Amplification of Fas-mediated Apoptosis in Type II Cells via Microdomain Recruitment, Molecular and Cellular Biology, 25(15):6811- 6820.
8. 8- Vaux DL. (2008). Cell Death and Differentation, Apoptosis timeline, 9:349-354, 2002.

9. 9- Khosravi-Far R, White E, Programmed cell death in cancer progression and therapy, Advances in Experimental Medicine and Biology, Volume 615.
10. 10- http://en.wikipedia.org/wiki/History_an d_highlights_in_apoptosis_research (Access date: 03/11/2010).
11. 11- http://en.wikipedia.org/wiki/Apoptosis (Access date: 03/11/2010).
12. 12- Robertson JD, Orrenius S, Zhivotosky B, (2000). Review: Nuclear events in apoptosis, Journal of Structural Biology, 129:346-358.
13. 13- Aydemir EA, Fışkın K. (2006). The antitumoral and biochemical effects of gossypol on human cervix cancer cell line ME-180, Int. J of Hemato and Oncol, 4(16):178-184.
14. 14- Youle RJ, Strasser A. (2008). The BCL-2 protein family: opposing activities that mediate cell death, Molecular Cell Biology, 9:47-59.
15. 15- Lettre G, HEngartner MO. (2006). Developmental apoptosis in C. elegans: a complex CEDnario, Molecular Cell Biology, 7:97-108.
16. 16- Cooper GM, Hausman RE. (2009). The Cell: A Molecular Aproach, 5th Eddition, Sinauer Associates.
17. 17- Kanduc D ve ark. (2002). Cell death: Apoptosis versus necrosis (Review), Int J Oncology, 21(1):165-170.
18. 18- Çetin E, Yıldırım B, et al. (2007). Karaciğer ışınlamasına bağlı erken ve geç yan etkilerin önlenmesinde betaksolol’ün yeri, Int. J Hemato. Onc., 4(17): 220-227.
19. 19- Grütter MG. (2000). Caspases: key players in programmed cell death, Current Opinion in Structural Biology, 10:649-655.
20. 20- Hao Z, Mak TW. (2010). Type I and Type II pathways of Fas-mediated apoptosis are differentially controlled by XIAP, Jorunal of Molecular Cell Biology, 2:63-64.
21. 21- Scaffidi C, Schmitz I, et al. (1999). Differantial modulation of apoptosis sensitivity in CD95 type I and type II cells, The Journal of Biological Chemistry, 274(32):22532-22538.
22. 22- Fulda S. (2010). Evasion of apoptosis as a cellular stres response in cancer, International Journal of Cell Biology, Article ID 370835.
23. 23- Riedl SJ, Salvesen GS. (2007). The apoptosome: signalling platform of cell death, Molecular Cell Biology, 8:405- 413.